Основы сетевых технологий

Основы сетевых технологий
Понятие компьютерных сетей.
Локальная сеть.
Глобальная сеть.Интернет.
Компьютерные сети

сообщество соединенных
между собой компьютеров
для совместного
использования ресурсов и
осуществления
интерактивной связи.
Классификация сетей:
Локальные сети (LAN)
 Корпоративные сети
 Территориальные сети
 Национальные сети
 Глобальные сети (WAN)

Общие компоненты сетей:





Сервер
Клиент
Среда
Совместно используемые данные
Совместно используемые
периферийные устройства
Локальные сети
(Local Area Network, LAN, ЛВС)



нуждаются в кабельном соединении и
охватывают сравнительно ограниченное
пространство
по функциональным возможностям
узлов делятся на одноранговые и сети
архитектуры «клиент-сервер»
различаются по технологии
(архитектуре) и топологии, а также по
скорости передачи данных (bps, бит в
сек - бот)
Топологии локальных сетей
Шинная
Звездообразная
Смешанная
Устройства передачи данных






Провод
Сетевой адаптер
Hub (мульти-повторитель)
Switch (коммутатор)
Модем
Компьютер
Провода (Media)
Coaxial –
коаксиальный кабель
Неэкранированная витая пара –
UTP (Unshielded Twisted Pair)
Fiber optic – оптоволокно
Сетевая карта
(NIC, Network Interface Card)



Обязательное устройство
для каждого компьютера,
подключенного к сети
Переводит данные в
электрические сигналы и
обратно
Характеризуется
уникальным адресом
Мульти-повторитель (Hub)



Центр «звезды»
(звездной топологии)
Усиливает сигнал
Распространяет
сигнал, приходящий
с одного порта, на
все другие порты
Коммутатор (Switch)



Центр «звезды»
Усиливает сигнал
Получает сигнал с
одного порта и
посылает его на
нужный порт,
ориентируясь на
адрес сетевой карты
Пропускная способность
 от
10 до 100 Мбит/сек
Глобальные сети
-это сообщество соединенных
между собой сетей.
Internet (сеть сетей)
 Глобальная
компьютерная
сеть
 Средство коммуникации
 Всемирное информационное
пространство
Что нужно для подключения к
Интернет?




Компьютер (локальная сеть)
Модем
Провайдер
Канал связи до провайдера
(«последняя миля»)
Основные понятия






Канал связи – среда, по которой компьютеры
обмениваются данными
Провайдер – компания, поставщик услуг Интернета
Пропускная способность (bandwidth) – объем
информации, который можно передать за секунду
Трафик – количество информации, перекаченное за
определенное время (месяц, день и т.п.)
Бит – bit (b) – один сигнал (единица или ноль)
Байт – bite (B) – восемь бит
Одна страница оформленного текста – примерно, 25KB
Модем
(модулятор – демодулятор)

Модем – устройство для передачи
цифровой информации по
аналоговым каналам связи




Модем для передачи данных по
коммутируемой телефонной сети
Кабельный модем
Радиомодем
Оптоволоконный модем
Модем для коммутируемой
телефонной линии


Внешние и
внутренние
Факс-модем,
голосовой модем
Каналы связи



Цифровые и аналоговые
Коммутируемые и выделенные
По физическому устройству
каналы бывают:



электрические проводные
оптические
радиоканалы
Канал (линия) связи



физическая среда, по которой
передаются электрические
информационные сигналы
аппаратура передачи данных
промежуточная аппаратура.
Физическая среда
передачи данных (medium)


кабель - набор проводов,
изоляционных и защитных оболочек и
соединительных разъемов
земная атмосфера или космическое
пространство, через которые
распространяются электромагнитные
волны.
В зависимости от среды передачи
данных



каналы связи разделяются на
проводные (воздушные);
кабельные (медные и волоконнооптические);
радиоканалы наземной и спутниковой
связи
Проводные (воздушные) каналы связи



провода без каких-либо изолирующих
или экранирующих оплеток,
проложенные между столбами и
висящие в воздухе
для передачи телефонных или
телеграфных сигналов, но при
отсутствии других возможностей
используются и для передачи
компьютерных данных
низкие скоростные качества и плохая
помехозащищенность
Кабельные каналы связи
Кабель состоит из проводников,
заключенных в несколько слоев
изоляции: электрической,
электромагнитной, механической,
климатической.
 витая
пара проводов
 коаксиальный кабель
 оптоволоконный кабель
Витая пара



состоит из 2-4х пар изолированных свитых между собой
проводов
скручивание проводов уменьшает влияние внешних
электромагнитных полей на передаваемые сигналы(
простейший вариант - телефонный кабель)
характеризуются размерами, изоляцией и шагом скручивания
Достоинство - дешевизна
Недостатки
 плохая помехозащищенность
 низкая скорость передачи информации - 0,25 - 1 Мбит/с.
Технологические усовершенствования позволяют повысить
скорость передачи и помехозащищенность (экранированная
витая пара), но при этом возрастает стоимость.
Коаксиальный кабель





более высокая механическая прочность по
сравнению с витой парой
помехозащищенность
скорость передачи информации до 10 - 50 Мбит/с
толстый коаксиальный кабель более прочен и
передает сигналы нужной амплитуды на большее
расстояние
тонкий коаксиальный кабель значительно дешевле
Оптоволоконный кабель
Достоинства
• не подвержен действию электромагнитных полей и сам
практически не имеет излучения
• использование в сетях, требующих повышенной
секретности информации
• скорость передачи информации от 50 Мбит/с до 10 Гбит/с и
выше
Недостатки
• по сравнению с предыдущими типами передающей среды
он более дорог
• менее технологичен в эксплуатации.
Радиоканалы наземной и спутниковой связи


наличие передатчика и приемника
радиоволн
отличаются частотным диапазоном и
дальностью канала.



диапазоны коротких, средних и длинных
волн (KB, СВ и ДВ): дальняя связь, но
невысокая скорость передачи данных
диапазоны ультракоротких волн (УКВ) и
сверхвысоких частот (СВЧ или microwaves) –
более высокая скорость.
в диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже
не отражаются ионосферой Земли и для
устойчивой связи требуется наличие прямой
видимости между передатчиком и
приемником (используют спутниковые или
радиорелейные каналы, где это условие
выполняется).
Виды соединения



Зависят от
провайдера
мощности компьютерного оборудования
необходимой скорости связи
Коммутируемая линия (Dial up) аналоговая телефонная линия + модем





самый простой и низкоскоростной вид связи
используется для связи обычных персональных
компьютеров частных пользователей
получение доступа к сети: дозвон через обычную
телефонную линию до провайдера
взымается почасовая оплата
скорость передачи данных зависит от типа модема,
качества телефонной линии, типа самой АТС и
находится в пределах от 14 Кбит/с до 56 Кбит/c
ISDN (Integrated Services
Digital Network)





цифровая сеть, сходна с традиционной
телефонной системой
по телефонным линиям передается не
аналоговый сигнал, а цифровой, в том числе, и
оцифрованный голос
обеспечение интегрированных
телекоммуникационных услуг (телефон, факс,
и пр.)
одновременно телефонный разговор и обмен
данными
скорость передачи информации до 64 кбит/с
Модемная технология ADSL
(асимметричная цифровая
абонентская линия)



превращение аналоговых сигналов,
передаваемых посредством стандартной
телефонной линии, в цифровые сигналы
(пакеты данных) для высокоскоростного
доступа в компьютерных сетях
скорость до 29 Мбит/с и до 1,4 Мбит/с в
обратном направлении ( ассиметрия
скоростей обмена в направлениях к
абоненту и обратно)
используется экранированная витая
пара
Выделенная линия (Leased Line)






постоянное соединение компьютера с провайдером по
специальным кабелям (медный, коаксиальный или оптиковолоконный)
используется в основном организациями, которые имеют
компьютерную сеть
пользователь может разместить на своем компьютере WWW,
FTP или Mail сервер, а также объединить несколько
отдельных сетей.
Подключение по выделенной линии осуществляется на
скорости до 100 Mбит/с.
высокое качество передачи информации
Недостатки
высокая стоимость установки, стоимость прямо зависит от
расстояния до точки подключения, невозможность
физического перемещения персонального компьютера в
другую точку без новой прокладки провода, высокая плата за
аренду канала
Радиосоединение




строится по принципу сотовой связи
оборудование – радиомодем, антенна
мобильность в физическом перемещении принимающей
стороны
применяется в местах, где недостаточно развита
телекоммуникация с использованием радио модемов
для подключения к сети переносных компьютеров и
электронных записных книжек, часто через цифровой
мобильный телефон.
Недостатки:
- дорогостоящее оборудование
- зависимость от метеорологических условий
- проблема прямой видимости базовой станции
- менее надежно, чем выделенная линия
- высокая абоненская плата
Технология Wi-Fi








от Wireless Fidelity, дословно переводится как
беспроводная точность воспроизведения)
Передача данных по радиоканалу
стандарты
802.11a до 54 Мбит/сек на частоте 5 ГГц. (небольшое
расстояние)
802.11b до 11 Мбит/сек на частоте 2.4 ГГц. (большая
дальность приема, широкая совместимость, но низкая
скорость и высокий риск помех)
802.11g на частоте 2.4 ГГц со скоростью до 54 Мбит/сек
802.11n до 600 Мбит/сек.
Зона покрытия каждого узла Wi-Fi-сети составляет около
100–150 метров в помещении и до 500 метров (иногда
больше) на открытом пространстве.
Чтобы пользователь оказался в сети Wi-Fi, ему достаточно
просто попасть в радиус ее действия. Все настройки
производятся автоматически.
BlueTooth - беспроводные персональные сети





дословно с английского — “синий зуб”(в честь короля X века
Харальда I Синезубого из Дании и частей Норвегии, который
объединил противоречащие датские племена в единое королевство.
Bluetooth делает то же самое с протоколами связи, объединяя их в
один универсальный стандарт
низкое по стоимости и энергопотреблению, надежное, защищенное
сетевое соединение для передачи данных со скоростью до
54 Мбит/с, в радиусе 10 метров (появляются устройства,
работающие на расстоянии до 100 метров).
радиочастота около 2,45 ГГц.
для создания локальных сетей в пределах дома, офиса, а также для
беспроводной коммуникации различных электронных устройств
(например, компьютера с клавиатурой, мышью, принтером,
цифровой камерой, мобильным телефоном, МР3-плеером и даже
микроволновой печью и холодильником).
информационная защищенность соединения обеспечивается
специальным шифрованием передачи. “Понять” друг друга могут
только те устройства, которые настроены на один и тот же шаблон
связи, посторонние приборы воспримут переданную информацию
как обычный шум.
GPRS



General Packet Radio Service надстройка над технологией
мобильной связи GSM, позволяет
пользователю мобильного телефона
работать в Интернет и пересылать
сообщения электронной почты.
Оборудование – сотовый телефон (+
usb-порт на компьютере)
Скорость до 256 Кбит/с
Спутниковое соединение
 самый
высокоскоростной вид
соединения
 используется в основном провайдерами,
крупными компаниями и
предприятиями, а также военными и
правительственными организациями.
Спутниковый асинхронный канал
(DirectPC)



Прием информации – через
спутниковую тарелку
Передача информации – по любому
каналу до любого провайдера.
Соотношение входящей и
исходящей информации примерно
10:1
Скорость при спутниковом
соединении 80-400 Kbps, скорость
по телефонной линии 20-30Kbps.
Спутниковый асинхронный канал
(DirectPC)
спутник
сетевой
операционн
ый центр
антенна
интернет
компьюте
р
модем
Спутниковый асинхронный
канал. Оборудование




приемная
спутниковая антенна
конвертор
(устанавливаемая в
компьютер плата)
программное
обеспечение
модем для связи с
наземным
провайдером
Спутниковый синхронный
канал




Синхронный канал – прием и передача сигнала
проходит через спутниковую антенну (тарелку)
без использования наземных каналов.
Для канала запросов используется
радиопередатчик на спутник.
Разумно использовать такое решение при
подключении нескольких пользователей:
несколько школ, районные органы власти.
Достаточно большими являются
первоначальные вложения, стоимость трафика
невелика
Что такое прокси?





Для увеличения скорости доступа к файлам у провайдеров
существует программа Proxy Server, которая работает на
машине провайдера.
При запросе к серверу поиска некоторого документа, если
некоторое время назад кто-то уже обращался с подобным
запросом, то документ будет получен незамедлительно, с
полной скоростью, на которую способен ваш модем.
Если же прокси-сервер провайдера не имеет данного
документа, то сервер запросит удаленный WWW-сервер,
хранящий оригинал, выдаст документ вам, а копию сохранит
в специально выделенную область у себя на диске.
Это значит, что тот, кто захочет скачать этот же документ
после вас, будет качать его уже не с другой половины
земного шара, а с прокси-сервера (кстати, большинства
прокси-серверов московских ISP объединены, поэтому даже
если интересующего вас документа нет в дисковом
хранилище вашего провайдера, он может быть найден у
других).
Существуют анонимные прокси-серверы.
Провайдеры








San – «ВолгаТелеком» телефонные линии
Renet
Оверта
Интерком
Freeline
Russia On-line
«ВолгаТрансТелеком»
SkyLink
Передача данных по сети
Интернет



Процесс обмена данными в Интернет
построен на основе модели “Клиентсервер”.
Клиент (обычный компьютер) инициирует
соединение с сервером и запрашивает у него
какие-либо данные (файлы и т.д.)
Сервер обрабатывает полученный запрос,
высылает запрашиваемый документ и
закрывает соединение в ожидании
следующих запросов.
Сетевые протоколы

Сетевой протокол – набор
правил, согласно которым
осуществляется передача данных
по сетям, они определяют
структуру и порядок передачи
данных
Протоколы Internet

TCP (Transmission Control Protocol –
протокол управления передачей)



позволяет двум узлам сети установить соединение
между собой и обмениваться потоком данных
Согласно этому протоколу, данные нарезаются на
пакеты и каждому пакету прикрепляется
заголовок, в котором указано место этого пакета в
общей сборке
Этот протокол обеспечивает доставку информации,
а также гарантирует, что на приемном узле пакеты
будут размещены в той же последовательности, в
которой они находились на передающем узле
Протоколы Internet

IP (Internet Protocol – Протокол
взаимодействия сетей)



Согласно этому протоколу, у каждого компьютера,
входящего в сеть есть свой уникальный адрес – IPадрес
Каждому пакету добавляется заголовок,
содержащий информацию об IP-адресах
отправителя и получателя
По IP-адресу сервера Internet могут определить
куда его необходимо переслать
Передача данных по сети
Интернет



Связь между компьютерами в сети Интернет
происходит с помощью протокола TCP/IP.
Протокол IP обеспечивает маршрутизацию
(доставку по адресу сетевых пакетов).
Протокол TCP разбивает информацию на
пронумерованные пакеты. Далее с помощью
протокола IP все пакеты передаются
получателю, где они располагаются в нужном
порядке и собираются в единое целое.
Адресация в Internet
IP
– адрес компьютера
DNS имя
URL - адрес
IP - адрес



Каждый компьютер в сети Интернет имеет
уникальный цифровой 32-х битный
адрес. Эти адреса называются IPадресами и выдаются провайдерами.
IP-адрес представляет собой набор 4-х
целых чисел, разделенных точками,
каждое из которых не превышает 255,
например: 215. 48. 110. 2
IP- адрес содержит адрес сети и адрес
компьютера в данной сети.


Система IР-адресации учитывает
структуру Интернета, то есть то, что
Интернет является сетью сетей, а не
объединением отдельных
компьютеров. IР-адрес содержит
адрес сети и адрес компьютера в
данной сети.
Адреса разделяются на три класса А,
В, С. Первые биты адреса отводятся
для идентификации класса, а
остальные разделяются на адрес сети
и адрес компьютера
Например, адрес сети класса А
имеет только 7 битов для адреса
сети и 24 бита для адреса
компьютера, то есть может
существовать лишь 27 = 128
сетей этого класса, зато в каждой
сети может содержаться
224 = 16 777 216 компьютеров.
В десятичной записи IР-адрес состоит из 4-х
чисел, разделенных точками, каждое из
которых лежит в диапазоне от О до 255.
Например, IР-адрес 195.34.32.11.
По первому числу IР-адреса компьютера можно
определить его принадлежность к сети того
или иного класса:
• адреса класса А — число от 0 до 127;
• адреса класса В — число от 128 до 191;
• адреса класса С — число от 192 до 223.
Так, сервер 195.34.32.11 относится к сети
класса С, адрес которой 195, а адрес
компьютера в сети 34.32.11.
Система доменных имен
DNS – Domain Name System
 Классификационная схема, которая
группирует узлы Интернет по
разным категориям (доменам).
 Основа распределенной базы
данных, которая позволяет
находить узлы Интернет.
 DNS классифицирует узлы по типу
или стране: образовательные
учреждения, бизнес,
государственные органы, страны.
Сеть доменов первого уровня







com – коммерческие предприятия
edu – организации системы
образования
gov – правительство США
int – международные организации
mil – министерство обороны США
net – сетевые организации
org – некоммерческие организации
Географические домены







ca
cn
de
fi
fr
il
it
–
–
–
–
–
–
–
Канада
Китай
Германия
Финляндия
Франция
Израиль
Италия







jr
pl
ru
se
uk
us
za
–
–
–
–
–
–
–
Япония
Польша
Россия
Швеция
Англия
США
ЮАР
Поддомены
lyceum1.ssu.runnet.ru
узел
поддомен
домен второго уровня
домен первого уровня
URL
URL - Universal Resource Locator –
универсальный указатель ресурса



указывает точное местонахождение
документа на сервере.
URL включает в себя следующую
информацию: - метод доступа к ресурсу
(протокол доступа), - адрес ресурса в Сети
(имя домена и хост-машины), - полный
путь к файлу на сервере:
http://www.microsoft.com/cio/industry.htm
Диагностические утилиты



Просмотр адреса данного узла
сети
c:>ipconfig
Проверка соединения с заданным
узлом сети
c:>ping 212.193.62.1
Трассировка маршрута пакета
данных
c:>tracert 212.193.62.1

Скорость получения
информации зависит не от
удаленности сервера, а от
количества промежуточных
серверов и качества линий
связи(пропускной
способности), по которым
передается информация от
узла к узлу.
Сервисы Интернет






Telnet- доступ к удаленному
компьютеру
FTP – передача файлов
E-Mail – электронная почта
WWW – всемирная паутина
Интерактивное общение – IRC(Chat),
ICQ, MSN messenger, интернеттелефония, мобильный Интернет
Игры!
FTP




File Transfer Protocol - протокол
передачи файлов.
Существует сервер файловых
архивов(размещают бесплатное
ПО и др.)
FTP-программы(клиенты)CuteFTP, AceFTP.
Менеджер загрузки файлов в
браузере.
E-mail


Электронная Почта - один из самых
популярных сервисов Интернет,
позволяет обмениваться почтовыми
сообщениями. К текстовым
сообщениям электронной почты можно
прикреплять файлы в любых
форматах.
Структура адреса электронной почты
ИмяКлиента@ИмяСервера
username@mail.ru
Электронная почта
Для работы электронной почты используются
протоколы



SMTP – Simple Mail Transfer Protocol
простейший протокол передачи почты, он не требует
проверки прав клиента
POP3 – Post Office Protocol №3, протокол
почтового отделения, версия 3
Он проверяет права клиента (соответствие имени и
пароля), чтобы сообщения не попадали в чужие руки
IMAP – Internet Message Access Protocol –
протокол доступа к сообщениям Internet, позволяет
сохранять сообщения на сервере и управлять ими,
при этом сообщения не копируются на клиентскую
машину


Почтовая программа – Outlook
Express.
Электронная почта с Webинтерфейсом .
Всемирная паутина
WWW – World Wide Web




глобальная распределенная
информационная гипертекстовая
мультимедиа-система.
В основе WWW лежит протокол НТТР
Документы Web, называемые Webстраницами, представляют собой
журнально оформленные документы,
содержащие мультимедиа элементы
(графика, аудио, видео и т.д.), а также
гиперссылки, при щелчке на которых,
пользователи перемещаются по Webресурсам.
Web-страницы объединяются в Webсайты.
Браузеры

На сегодняшний день наиболее известны
следующие браузеры
 Microsoft
Internet Explorer
 Netscape Navigator
 Opera
 FireFox
Классификация Web- сайтов







Домашняя страница
Информационный (тематический) сайт
Каталог продукции/электронный
магазин
Информационно-тематический портал
Промо-сайт
Портал
Поисковая система
Поисковые системы






это БД с тематически
сгруппированной информацией
специально предназначены для
облегчения и ускорения поиска
нужной информации.
www.yandex.ru
www.aport.ru
www.rambler.ru
www.yahoo.com
Поиск информации в Internet


Поиск по адресам
Использование поисковых систем


Предметные каталоги
Поиск выполняется по указателю, составленному
вручную специально подготовленными людьми
(модераторами). Достоинства – высокая степень
релевантности. Недостатки – неполный «охват»
всех ресурсов Интернет
Поисковые указатели
Указатель поисковой системы составляется
автоматически специальной программой (spider
(паук), worm (червь) и т.д.)
Технология поиска в
поисковой системе

Выбор ключевых слов,
которые должны сужать зону
поиска- это искусство.
Технология поиска





поиск буквальной фразы- “газета
Информатика”
запрет отбора словоформ - со знаком !
!Франций
комбинирование ключевых слов –
перечисление слов через пробел натрий
калий цезий(И или ИЛИ , & или |)
прописные буквы используют только
при поиске имен собственных
обязательное включение нескольких слов


в предложении- компьютер & автомобиль
в документе - компьютер && автомобиль
Технология поиска


форсирование соответствия- при поиске
можно управлять тем, какие ключевые
слова должны обязательно
присутствовать, а какие желательно.
Чтобы слово обязательно присутствовало
перед ним ставим +без пробела. Для
исключения слова перед ним что искать ~ что исключить


в предложении- животное ~ дикое
в документе- животное ~~ дикое
Поиск файлов



www.filesearch.ru
В поле поиска ввести имя файла
Использовать тематический
каталог ( например, драйверы)
Поиск адресов электронной почты


http://www.whowhere.com
Поиск адреса по имени человека
или имя человека по его адресу.
Электронная коммерция в Internet




Распространение рекламы, товаров
и услуг
Хостинг – услуги по размещению
информации в WWW
Баннер – реклама в Internet,
картинка- ссылка.
Интернет – магазины, аукционы,
торговля, цифровые деньги.
Практическая работа по
тестированию сети




Найти и записать адрес Вашего узла сети.
Проверить соединения с соседним узлом сети,
с сервером www.yahoo.com. Сравнить время
обмена IP- пакетами, записать.
Проследить маршрут прохождения информации
от серверов www.rambler.ru, www.yahoo.com,
www.berlin-universities.de . Записать
количество промежуточных серверов, их
названия и время на каждый переход.
Определить, где территориально находятся
хосты www.icq.com, www.google.com,
195.161.161.6, 206.24.226.99
Защита информации в Internet



ПК, подключенный к Internet,
доступен для всех пользователей
Internet!
Сервер локальной сети не должен
быть Интернет-сервером.
Брандмауер – аппаратный
барьер между Internet и
локальной сетью, отслеживает
передачу данных, выявляет
подозрительные действия